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接触角による表面清浄度評価

ポイント

水の接触角測定は,簡便で確実な表面評価手法である。
キーワード 接触角,ぬれ性,濡れ,膜厚,表面改質,洗浄評価,汚染評価

1.はじめに

図1 プラズマ処理による親水化

接触角はナノオーダーの薄膜によっても影響を受け、表面のわずかな変化も検出可能である。そのため、インキとその塗布表面など、直接触れ合うもの同士の接触角測定でそれらの親和性を調べるほか、水の接触角による比較をおこなうことで、洗浄や汚染、表面改質処理(コロナ/プラズマ放電)などによって生じる固体表面の変化を簡便に知る手段としても用いることができる(図1)。

2.表面評価における課題

図2 接触角θ

例えば、ウエハは表面が清浄でないと次工程で不良につながるため、しっかりとした洗浄が必要である。洗浄後の残油分の測定はX線解析や赤外分光解析によって可能ではあるが、これらの装置はかなり熟練された測定技術を要し、大掛かりで装置価格が非常に高価である。これらに対して、接触角計による表面処理や清浄度の簡易評価指標は、測定自体も比較的容易で装置価格も比較的安価であるため、コストパフォーマンス的にも提案したい装置である。

3.試験内容と結果

図3 大気暴露時間と接触角(Contact angle)

試験は、開封直後の清浄なスライドガラスを大気中(非クリーンルーム)に放置し、経過時間ごと接触角を液滴法で測定した(図2)。
開封直後は5.6°であった接触角値(Avg.)は、大気曝露1日後から顕著に増加し始め、2ヶ月以降でほぼ一定値となった(図3)。一方、標準偏差(S.D.)は1~10日で一旦増加し、やがて減少した。大気中からの汚染物質が表面に不均一に付着していき、最終的にガラス表面を均一に覆いつくすという変化を如実に表しており、水による接触角測定が固体の表面状態を間接的に評価する簡便な方法として有用であることがわかる。

測定条件

液体 純水(0.5 µL)
固体 スライドガラス(新品)
装置 接触角計 DM 500
環境 室温 20~27 °C,湿度 30~56 %,非クリーンルーム
受託測定

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